CN205092869U - 一种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，包括单脉冲信号产生器、鉴相器、环路滤波器和数字振荡器；所述单周期正弦信号产生器与鉴相器相连接，鉴相器与环路滤波器相连接，环路滤波器与数字振荡器相连接，数字振荡器又与鉴相器相连接。这种科斯塔斯环，设计调试方便，可以适用相应的数字调制方式，而且未使用硬件描述语言，避免了传统设计采用语言来描述硬件实现的功能，思维不抽象，表达简洁直观，不易出现逻辑错误；避免了用语言来描述硬件功能，程序设计不繁琐、不复杂，设计开发时间短；程序调试不复杂、不麻烦，编译时间不长；由于程序设计不繁琐，程序编译和调试的耗费时间不长，利于错误查找与修正。

Description

一种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环

技术领域

本实用新型属于通信领域，特别涉及一种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环。

背景技术

目前，短波数字电台的载波同步方案一般是采用常见的数字锁相环路进行同步，一般包括平方环，科斯塔斯环，松尾环等。

在短波数字电台通信过程中，发射和接收是通信系统中至关重要的两个部分，而诸如信道中噪声干扰、多普勒频移等因素都将造成接收端的本振频率与载波频率之间的频率与相位偏移，因此接收机如何捕获并跟踪载波成为了影响通信质量好坏的关键。对于无辅助导频，一般是利用非线性变化的方法来从发射信号中获取载波频率，主要有平方环法和科斯塔斯环法。平方环法基本处理思想是需将载波频率进行平方运算，但频率加倍，会使得后续锁相环工作频率加倍，硬件实现复杂度变大。而科斯塔斯环通过组合使用乘法器和滤波器来替代平方器，并且在性能上与平方器一致。

科斯塔斯环法又称同相正交环法或边环法。它利用锁相环提取载频，但不需要对接收信号作平方运算就能得到载频输出。误差信号是由两路相乘及低通滤波器提供的。数字振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是数字振荡器输出的正交的信号。两路信号输出均含有调制信号，两者相乘后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器后得到仅与数字振荡器输出和理想在波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对数字振荡器进行调整。

现有设计方式一般使用硬件描述语言来进行，存在一定的缺点：

传统设计采用语言来描述硬件实现的功能，思维较为抽象，表达不简洁直观，且易出现逻辑错误；

用语言来描述硬件功能，程序设计繁琐复杂，设计开发时间较长；

程序调试复杂麻烦，编译时间较长，调试结果也要等待一段时间才能看到；

由于程序设计繁琐，程序编译和调试的耗费时间过长，不利于错误查找与修正。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，能避免传统设计采用语言来描述硬件实现的功能，思维不抽象，表达简洁直观，不易出现逻辑错误；避免用语言来描述硬件功能，程序设计不繁琐、不复杂，设计开发时间短；程序调试不复杂、不麻烦，编译时间不长；由于程序设计不繁琐，程序编译和调试的耗费时间不长，利于错误查找与修正。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，包括单脉冲信号产生器、鉴相器、环路滤波器和数字振荡器；

所述单周期正弦信号产生器与鉴相器相连接，鉴相器与环路滤波器相连接，环路滤波器与数字振荡器相连接，数字振荡器又与鉴相器相连接。

所述单周期正弦信号产生器用于产生单周期特定正弦信号，单周期正弦信号产生器包括单周期正弦信号发生器、双边调幅模块、信号放大器和输入模块；

单周期正弦信号发生器、双边调幅模块、信号放大器和输入模块连接。

所述的鉴相器包括第一乘法器、第一延时器、第一加法器、第二加法器、第二延时器、总线转换模块、第一常量模块和第二乘法器；

鉴相器的作用是使第一乘法器的两个输入端的输入信号之间的相位差有确定关系；

第一乘法器的输出端口r分别连接到第一延时器的输入端口和第一加法器输入端口a，第一延时器的输出端口连接到第一加法器的输入端口b，第一加法器的输出端口r连接到第二加法器的输入端口a，第二加法器的输出端口r分别连接到第二延时器的输入端口和总线转换模块的输入端口，第二延时器的输出端口连接到第二乘法器的输入端口a,第一常量模块的输出端口连接到第二乘法器的输入端口b，第二乘法器的输出端口r连接到第二加法器的输入端口b。

所述的环路滤波器包括第二常量模块、第三乘法器、第三常量模块、第四乘法器、第三加法器、第四常量模块、第五乘法器、第五常量模块、第六乘法器、第四加法器和第三延时器；

环路滤波器的作用是衰减由输入信号噪声引起的快速变化的相位误差和平滑相位检测器泄露的高频分量；

所述第二常量模块的输出端口连接到第三乘法器的输入端口b，第三乘法器的输出端口r分别连接到第四乘法器的输入端口a和第六乘法器的输入端口a，第三常量模块的输出端口连接到第四乘法器的输入端口b,第四乘法器的输出端口r连接到第三加法器的输入端口a，第三加法器的输出端口r连接到第五乘法器的输入端口a，第四常量模块的输出端口连接到第五乘法器的输入端口b，第五常量模块的输出端口连接到第六乘法器的输入端口b，第六乘法器的输出端口r连接到第四加法器的输入端口a，第四加法器的输出端口r分别连接到第三加法器的输入端口b和第三延时器的输入端口，第三延时器的输出端口连接到第四加法器的输入端口b。

所述的数字振荡器包括第六常量模块、第五加法器、正余弦信号发生器和输出模块；

数字振荡器作用是将电平变换为相应频率的脉冲；

所述第六常量模块的输出端口连接到第五加法器的输入端口b，第五加法器的输出端口r分别连接到输出模块的输入端口和正余弦信号发生器的输入端口phi_inc。

这种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，设计调试方便，可以适用相应的数字调制方式，而且未使用硬件描述语言，避免了传统设计采用语言来描述硬件实现的功能，思维不抽象，表达简洁直观，不易出现逻辑错误；避免了用语言来描述硬件功能，程序设计不繁琐、不复杂，设计开发时间短；程序调试不复杂、不麻烦，编译时间不长；由于程序设计不繁琐，程序编译和调试的耗费时间不长，利于错误查找与修正。

附图说明

图1为实施例的电路原理图。

图中，1.单周期正弦信号产生器2.鉴相器3.环路滤波器4.数字振荡器5.单周期正弦信号发生器6.双边调幅模块7.信号放大器8.输入模块9.第一乘法器10.第一延时器11.第一加法器12.第二加法器13.第二延时器14.第一常量模块15.第二乘法器16.总线转换模块17.第二常量模块18.第三乘法器19.第三常量模块20.第四乘法器21.第三加法器22.第四常量模块23.第五乘法器24.第五常量模块25.第六乘法器26.第四加法器27.第三延时器28.输出模块29.第六常量模块30.第五加法器31.正余弦信号发生器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1，一种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，包括单周期正弦信号产生器1、鉴相器2、环路滤波器3和数字振荡器4；

单周期正弦信号产生器1与鉴相器2相连接，鉴相器2与环路滤波器3相连接，环路滤波器3与数字振荡器4相连接，数字振荡器4又与鉴相器2相连接。

单周期正弦信号产生器1包括单周期正弦信号发生器5、双边调幅模块6、信号放大器7和输入模块8；

单周期正弦信号产生器1用于产生单周期特定正弦信号；

单周期正弦信号发生器5、双边调幅模块6、信号放大器7和输入模块8顺序连接。

鉴相器2包括第一乘法器9、第一延时器10、第一加法器11、第二加法器12、第二延时器13、第一常量模块14、第二乘法器15和总线转换模块16；

鉴相器2的作用是使第一乘法器9的两个输入端的输入信号之间的相位差有确定关系；

第一乘法器9的输出端口r分别连接到第一延时器10的输入端口和第一加法器11输入端口a，第一延时器10的输出端口连接到第一加法11器的输入端口b，第一加法器11的输出端口r连接到第二加法器12的输入端口a，第二加法器12的输出端口r分别连接到第二延时器13的输入端口和总线转换模块16的输入端口，第二延时器13的输出端口连接到第二乘法器15的输入端口a，第一常量模块14的输出端口连接到第二乘法器15的输入端口b，第二乘法器15的输出端口r连接到第二加法器12的输入端口b。

环路滤波器3包括第二常量模块17、第三乘法器18、第三常量模块19、第四乘法器20、第三加法器21、第四常量模块22、第五乘法器23、第五常量模块24、第六乘法器25、第四加法器26和第三延时器27；

环路滤波器3的作用是衰减由输入信号噪声引起的快速变化的相位误差和平滑相位检测器泄露的高频分量；

第二常量模块17的输出端口连接到第三乘法器18的输入端口b，第三乘法器18的输出端口r分别连接到第四乘法器20的输入端口a和第六乘法器25的输入端口a，第三常量模块19的输出端口连接到第四乘法器20的输入端口b,第四乘法器20的输出端口r连接到第三加法器21的输入端口a，第三加法器21的输出端口r连接到第五乘法器23的输入端口a，第四常量模块22的输出端口连接到第五乘法器23的输入端口b，第五常量模块24的输出端口连接到第六乘法器25的输入端口b，第六乘法器25的输出端口r连接到第四加法器26的输入端口a，第四加法器26的输出端口r分别连接到第三加法器21的输入端口b和第三延时器27的输入端口，第三延时器27的输出端口连接到第四加法器26的输入端口b。

数字振荡器4包括输出模块28、第六常量模块29、第五加法器30和正余弦信号发生器31；

数字振荡器4作用是将电平变换为相应频率的脉冲；

第六常量模块29的输出端口连接到第五加法器30的输入端口b，第五加法器30的输出端口r分别连接到输出模块28的输入端口和正余弦信号发生器31的输入端口phi_inc。

Claims (5)

1.一种短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，其特征在于，包括单脉冲信号产生器、鉴相器、环路滤波器和数字振荡器；

所述单周期正弦信号产生器与鉴相器相连接，鉴相器与环路滤波器相连接，环路滤波器与数字振荡器相连接，数字振荡器又与鉴相器相连接。

2.根据权利要求1所述的短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，其特征在于，所述单周期正弦信号产生器用于产生单周期特定正弦信号，单周期正弦信号产生器包括单周期正弦信号发生器、双边调幅模块、信号放大器和输入模块；

单周期正弦信号发生器、双边调幅模块、信号放大器和输入模块连接。

3.根据权利要求1所述的短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，其特征在于，所述的鉴相器包括第一乘法器、第一延时器、第一加法器、第二加法器、第二延时器、总线转换模块、第一常量模块和第二乘法器；

鉴相器的作用是使第一乘法器的两个输入端的输入信号之间的相位差有确定关系；

第一乘法器的输出端口r分别连接到第一延时器的输入端口和第一加法器输入端口a，第一延时器的输出端口连接到第一加法器的输入端口b，第一加法器的输出端口r连接到第二加法器的输入端口a，第二加法器的输出端口r分别连接到第二延时器的输入端口和总线转换模块的输入端口，第二延时器的输出端口连接到第二乘法器的输入端口a,第一常量模块的输出端口连接到第二乘法器的输入端口b，第二乘法器的输出端口r连接到第二加法器的输入端口b。

4.根据权利要求1所述的短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，其特征在于，所述的环路滤波器包括第二常量模块、第三乘法器、第三常量模块、第四乘法器、第三加法器、第四常量模块、第五乘法器、第五常量模块、第六乘法器、第四加法器和第三延时器；

环路滤波器的作用是衰减由输入信号噪声引起的快速变化的相位误差和平滑相位检测器泄露的高频分量；

所述第二常量模块的输出端口连接到第三乘法器的输入端口b，第三乘法器的输出端口r分别连接到第四乘法器的输入端口a和第六乘法器的输入端口a，第三常量模块的输出端口连接到第四乘法器的输入端口b,第四乘法器的输出端口r连接到第三加法器的输入端口a，第三加法器的输出端口r连接到第五乘法器的输入端口a，第四常量模块的输出端口连接到第五乘法器的输入端口b，第五常量模块的输出端口连接到第六乘法器的输入端口b，第六乘法器的输出端口r连接到第四加法器的输入端口a，第四加法器的输出端口r分别连接到第三加法器的输入端口b和第三延时器的输入端口，第三延时器的输出端口连接到第四加法器的输入端口b。

5.根据权利要求1所述的短波数字通信电台载波同步的科斯塔斯环，其特征在于，所述的数字振荡器包括第六常量模块、第五加法器、正余弦信号发生器和输出模块；

数字振荡器作用是将电平变换为相应频率的脉冲；

所述第六常量模块的输出端口连接到第五加法器的输入端口b，第五加法器的输出端口r分别连接到输出模块的输入端口和正余弦信号发生器的输入端口phi_inc。